| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Bakterievækst og tilsætningsstoffer

2 Tilsætningsstofferne og deres funktion ved etablering af drikkevandsboringer

De kemiske produkter og materialer, der anvendes ved etablering af drikkevandsboringer betegnes i det følgende tilsætningsstoffer. Tilsætningsstofferne benyttes i forbindelse med:

  1. anvendelse af boremudder og andre hjælpestoffer til borearbejdet
  2. smøring af boregrej
  3. filtersætning og forsegling
  4. desinfektion
  5. kapacitetsforbedring og regenerering.

I det følgende gennemgås de anvendte tilsætningsstoffers kemiske sammensætning og deres funktion inden for anvendelsesområdet beskrives kort.

2.1 Boremudder og andre hjælpestoffer til borearbejde

2.1.1 Boremudder

Bredt defineret kan boremudder, eller borevæske, bestå af vand, enten rent eller tilsat f.eks. bentonite, baryte, og polymer, eller det kan bestå af luft, enten ren eller tilsat vand og i særlige tilfælde f.eks. skum. Oliebaserede borevæsker anvendes ikke i forbindelse med boringer efter grundvand.

Anvendelse af tilsætningsstoffer i borevæsken afhænger af boremetoden. Boremudder i traditionel forstand anvendes især i forbindelse med skylleboringer. Ved "tør" boreteknik kan der dog også anvendes boremudder i stedet for borerør (casings) til at stabilisere borehullet.

Ved skylleboreteknik benyttes hule, roterende borestænger, eller borestrenge, med et boreværktøj, der løsner og knuser materialet i boringens bund. Det løsnede materiale føres op af borehullet til terrænet ved hjælp af en kraftig skyllestrøm og ved hjælp af selve boremudderets rotation. Skyllestrømmen og rotationen indstilles, så opdriften herfra er stærkere end tyngdekraften nedad. Partiklerne i det løsnede materiale svæver så at sige opad. Opdriftshastigheden kan være 30 – 60 meter pr. minut.

Boremudder tjener følgende formål:

  • at forbedre skyllestrømmens evne til at løfte de løsnede materialer op til terrænoverfladen,
  • at stabilisere borehullet, når der bores i uhærdede jordarter,
  • at danne en tynd lavpermeabel filterkage på borehullets sider, således at væsketab til formationen kan minimeres samt
  • at køle og mindske friktion og slitage.

For at kunne opfylde disse formål, kan boremudderet tilsættes forskellige tilsætningsstoffer. Disse omtales i det følgende og er samlet præsenteret i Kapitel 3, Tabel 1. De omtrentligt anvendte mængder af hvert tilsætningsstof, fremgår af Tabel 2.

2.1.2 Bentonite

Et væsentligt og ofte det eneste tilsætningsstof til borevæsken ved skylleboringer er bentonite, der er en naturligt forekommende lerart. Groft defineret består bentonite af ca. 50% siliciumdioxid (SiO2), 20% aluminiumtrioxid (AlO3), 3% jernoxid (Fe2O3).Resten er oxider af calcium, magnesium, natrium og kalium, plus krystalvand (ca. 5%). Man skelner mellem natriumbentonite og calciumbentonite. Der forhandles mange forskellige bentoniter, hvis kvalitet bl.a. afhænger af oprindelsessted og forarbejdning. Bentonitens tixotropiske egenskaber (dvs., dens evne til at ændre tilstand fra en gel til flydende når den er omrørt) kan forbedres ved aktivering med natriumcarbonat eller ved behandling med en organisk polymer såsom polyacrylat.

2.1.3 Baryte

Borevæsken kan være tilsat baryte for at gøre væsken tungere og for dermed at kunne kompensere for vandtrykket fra formationen. Baryte er identisk med bariumsulfat (tungspat, BaSO4). Det er uopløseligt og reagerer ikke med eventuelle andre tilsætningsstoffer i borevæsken eller med de naturlige aflejringer.

2.1.4 Natriumchlorid

I enkelte tilfælde kan der være tilsat salt som vægtstof til borevæsken. Der anvendes almindeligt salt (natriumchlorid) i form af vejsalt eller lignende til at hæve vandets vægtfylde.

2.1.5 Organiske polymerer

For at øge borevæskens viskositet og dermed dennes transportevne tilsættes ofte organiske polymerer til borevæsken, som kan erstatte en del af bentoniten, således at indholdet af fast stof i boremudderet holdes nede. Der tilsættes polymerer, så de i størrelsesorden udgør ca. 3% af mudderets tørstof. De hyppigst anvendte polymerer er CMC-polymerer (polymerer af natrium-carboxymethyl-cellulose), der er halvsyntetiske polymerer. Der findes produkter med lav, middel og høj viskositet. Produkter med middel og høj viskositet er de mest anvendte, fordi de ud over stor transportevne begrænser tykkelsen af filterkagen og borevæskens indtrængen i formationen. Da polymererne er fuldstændigt vandopløselige, fjernes filterkagen let ved prøvepumpning.

Der anvendes også forskellige andre syntetiske eller mere naturligt forekommende polymerer.

2.1.6 Kaustisk soda

Kaustisk soda (natriumhydroxid, NaOH) anvendes som tilsætningsstof for at styre pH-værdien i boremudderet.

Kaustisk soda kan også anvendes som eneste tilsætningsstof til modvirkning af gener fra fedtet ler.

2.1.7 Detergent og skum

Gener fra fedtet ler, f.eks. kugledannelse ved boreredskabet, kan også modvirkes ved anvendelse af detergenter, fx anioniske og nonioniske tensider, som bl.a. består af alkoholsulfater.

Ved boring i hårde jord-/bjergarter anvendes trykluftboreteknikker, f.eks. odexboring eller Down-The-Hole hammerboring, hvor en luftstrøm transporterer det løsborede materiale op til terrænoverfladen. Når der bores i stor dimension, tilsættes ofte skum til luftstrømmen, da evnen til at bringe materialet op af borehullet derved øges kraftigt og den nødvendige luftmængde reduceres.

Det anvendte skum kan være brandslukningsskum i blandingsforholdet 1 1 skum til 200 1 vand.

Skum anvendes af og til også som hjælpemiddel, hvis boringens casing er kørt helt fast. Blandet med vand er skummet med sin kraftige reduktion af overfladespændingen i stand til gennem gevindsamlingerne at trænge ud på casing'ens yderside, hvor det virker som "sæbe" og reducerer overflademodstanden.

2.1.8 Sprængstof

Hvis borearbejdet går i stå på grund af en stor sten, kan man eventuelt vælge at bortsprænge denne. På grund af pladsforholdene i borehullet anvendes næsten altid formbart sprængstof med detonator til sprængningen, da det kan detonere uanset anvendt mængde. Dynamit derimod kan kun detonere, hvis der anvendes mere end en vis kritisk mindstemængde.

Boreudstyr forbedres kontinuerligt, og sprængning anvendes ikke så hyppigt i dag som tidligere. Ved nogle boreteknikker er sprængning aldrig nødvendig.

2.2 Smøring af boregrej

2.2.1 Mineralsk olie

Det formentligt mest anvendte middel til smøring af boregrej er baseret på mineralske olier. Der kan være tale om diverse forhåndenværende olietyper med praktiske egenskaber ud over smøring. Fx kan der være tale om gevindsmøremidler, der også virker mod rust, korrosion og fastbrænding af metaldele. Hydraulisk olie anvendes også på boreværktøj og på kranudstyr. At den forekommer nede i boringen skyldes dog kun spild.

2.2.2 Vegetabilske olier og sæbebaseret glidemiddel

Salatolie anvendes mere og mere til smøring af boregrej. Til rørmontage og samling af plastmufferør anvendes også glidemidler baseret på vegetabilske sæber og fedtalkoholer. Disse nedsætter vands overfladespænding og virker smudsafvisende.

2.2.3 Kobber- og zinkfedt

Gevind kan alternativt smøres med kobberfedt, der bl.a. indeholder kobber og mineralolie, eller med zinkfedt.

2.2.4 Grafitpulver

Et andet alternativ til de mineralsk oliebaserede produkter er grafitpulver.

2.3 Filtersætning og afpropning/forsegling

Boringer i løsjordarter filtersættes med opslidsede filterrør og gruskastninger af vasket, sorteret filtergrus. Over og mellem filterstrækninger kan der forsegles med bentonite og eventuelt lerkugler samt beton.

2.3.1 Bentonite

Der anvendes bentonite i form af granulat (pellets, kugler) og bentonite i pulverform, som røres op med vand.

2.3.2 Rapid cement og lavalkali cement

Til betonforsegling anvendes rapid cement og lavalkali cement. For at sikre, at forseglinger af betonite og beton placeres korrekt og for at begrænse materialernes bundfældningstid, pumpes materialerne gennem rør, der er ført ned til undersiden af det ønskede interval, hvorfra forseglingen udføres nedefra og opad.

2.3.3 Diverse materialer

Til at standse et ukontrolleret væsketab i stærkt permeable zoner anvendes mange forskellige materialer, f eks. mica (glimmer) eller nøddeskaller.

2.4 Desinfektion

2.4.1 Kloring

Bakterievækst i vand fra nyetablerede drikkevandsboringer formodes bl.a. at foregå i filtret i bunden af boringen. Filteret består af sand af en passende kornstørrelse og kan udgøre et lag på 6 – 18 m ovenpå boringens bund af grus. Her formodes bakterier at kunne vokse på bekostning af noget af det materiale, der opfanges af filtret, og derfor desinficeres filtret ved hjælp af kloring. Oftest anvendes natriumhypochlorit, men calciumhypochlorit eller klorkalk kan også anvendes. Brøndborere erkender, at det ikke er sikkert, at hele filtret nås af desinfektionsmidlet på grund af filtrets store højde.

Desinfektionsmidlet blandes med vand, således at den færdige blanding indeholder ca. 3 % aktivt klor. Kloropløsningen ledes ned i boringen, som henstår i mindst et døgn, før den renpumpes.

2.4.2 Brintoverilte

Nogle nye produkter til desinfektion af drikkevandsboringer er baseret på brintoverilte. Endnu anvendes denne form for tilsætningsstof ikke af de 4 brøndborerfirmaer, som blev kontaktet af dette projekt, men det vides, at andre firmaer anvender dem.

2.5 Regenerering og kapacitetsforbedring

2.5.1 Saltsyre

En borings ydelse falder med tiden på grund af dannelse af kalk-, jern- og manganbelægninger. I ikke-filtersatte boringer i faste aflejringer kan belægningerne lukke de vandførende sprækker i formationen, og i filtersatte boringer kan belægningerne tilstoppe filterrørets spalter og gruskastningerne.

Belægninger kan fjernes ved syring. Syring er især virkningsfuld i kalkboringer og udføres ofte som tryksyring, hvor der samtidig med tilsætning af syren sættes trykluft til boringen, hvorved syreblandingen presses ud i sprækkerne.

2.5.2 Herli Rapid med vitamin

Den anvendte syre er almindelig 30 % saltsyre i teknisk handelskvalitet. Til fjernelse af belægninger i gruskastningen i filtersatte boringer anses produktet Herli-Rapid TWB med vitamin FCM1 for at være et mere effektivt middel.

Ifølge oplysninger fra den danske leverandør består Herli Rapid ud over saltsyre af fosfor- og citronsyre og isopropylalkohol samt nogle ikke nærmere specificerede stoffer. FCM1 indeholder ca. 75% ascorbinsyre (C-vitamin) og <10% citronsyre.

2.5.3 Hexametafosfat og klor

Ved hjælp af en blanding af natriumhypochlorit og natriumhexametafosfat, der er virksom over for lerpartikler, er det ofte muligt at regenerere ældre filterboringer og forbedre kapaciteten af nye filterboringer, der er filtersat i lerede sandlag. Stofferne blandes i forholdet 1:5, og der tilsættes ca. 2 kg pr. 100 1 vand.

2.5.4 Brintoverilte

Nogle af de samme brintoverilte-baserede produkter, der virker desinficerende, anvendes også til regenerering.

 

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |



Version 1.0 Marts 2005, © Miljøstyrelsen.